CN107098489B - 一种多级分离工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多级分离工艺，通过通过分离管的一级分离、分离管的二级双分离、液固分离、分离管的三级分离、一级旋流分离、二级旋流分离、分离管的四级分离、沉降分离、循环处理实现油气水固的分离，该多级分离装置包括一级分离管、二级分离管上管组、二级分离管下管组、液固分离器、三级分离管、旋流器一、旋流器二、四级分离管、沉降管和储液罐，该发明利用了管道特性、各相介质的密度差及动态分离来实现油气水固快速分离，突破了传统需要借助容器才能实现多相分离的做法，将压力容器的爆炸失效模式转化为压力管道的泄漏失效模式，从而大大降低设备安全管理风险。

Description

一种多级分离工艺及装置
技术领域
本发明涉及石油天然气和污水处理领域分离设备，具体涉及一种多级分离工艺及装置。
背景技术
随着我国大多数油田逐步进入中后期开采，原油含水率不断提高，一方面，是采出液及污水处理量急剧增加，集输系统的一些工艺设备不能满足生产要求，原油集输过程中被加热原油的含水和总液量增大，导致生产能耗大幅度增加；另一方面，由于三次采油技术的推广应用以及高稠、高粘原油的开发，油、气、水、固分离难度增大，特别是污水处理的难度急剧增加，对油气水固的处理设备提出了更高的要求。此外，随着油田开发开采的进行，各站场原有的分离器由于其设计条件和运行参数不能适应实际变化，难以达到油、水分离要求。从目前国内各油田三相分离器使用情况来看，由于设计三相分离器的理论和经验明显不足，加之国情和工厂制造等情况的差异，往往使得三相分离设备与现场提供的实际操作参数不相适应，加之来液中固体颗粒在稳定段的沉积影响，导致三相分离器的分离效果差，很多三相分离器形同虚设。另外，从安全管理来看，三相分离器属于压力容器，它本身存在聚能效应，其失效模式属于爆炸失效。为了降低安全风险，使其从爆炸失效转化为泄漏失效，既能节能环保，又尽可能实现原有三相分离器的分离效果，因此建设和运行费用较低的油气水固分离方法成为当务之急。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种多级分离装置。
本发明的技术方案是提供了一种多级分离工艺，其特征在于：至少包括以下步骤：
步骤1)一级分离管分离：来液从进液管进入一级分离管内，经快速动态分离后，伴生气进入气液分离器进行气液分离，分离后的气体从出气管外输，经一级分离管分离出来的液体进入二级分离管上管组和二级分离管下管组；
步骤2)二级分离管双分离：进入进入二级分离管上管组和二级分离管下管组的液体，同时进行分离，二级分离管上管组和二级分离管下管组分离出来的油都进入出油管线外输，分离出来的水都进入液固分离器；
步骤3)液固分离：液固分离器分离出来的固体颗粒从液固分离器底部通过排沙管排出，分离出来的含油污水进入三级分离管；
步骤4)三级分离管分离：三级分离管对含油污水进一步进行深度油水分离，分离出来的油进入储液罐，分离出来的污水进入旋流器一；
步骤5)一级旋流分离：经旋流器一旋流分离后，按设定达到环保要求的水从出口二送到沉降管进行深度沉降，没达到环保要求的水从出口一送至旋流器二；
步骤6)二级旋流分离：经旋流器二分离出来的油和水都进入四级分离管；
步骤7)四级分离管分离：从气液分离器的出气管出来的气体进入四级分离管，四级分离管分离出来的油进入储液罐，分离出来的水汇集至总出水管线；
步骤8)沉降分离：经沉降管沉降分离后的水汇集至总出水管，经沉降管沉降分离后的油进入储液罐；
步骤9)循环分离：储液罐内的油再次进入一级分离管或二级分离管上管组和二级分离管下管组内再次循环分离。
一种多级分离装置，包括进液管，其特征在于：所述进液管连接一级分离管的进口，所述一级分离管的上出口连接有气液分离器，一级分离管的下出口连接于二级分离管上管组的进口和二级分离管下管组的进口，所述二级分离管上管组和二级分离管下管组并联，二级分离管上管组和二级分离管下管组的上出口都连接于出油管线，二级分离管上管组和二级分离管下管组的下出口都连接于液固分离器的进口，所述液固分离器的上出口连接于三级分离管的进口，液固分离器的下出口连接有排沙管，所述三级分离管的上出口连接于储液罐，三级分离管的下出口连接于旋流器一的进口，所述旋流器一上设有出口一和出口二，出口一连接于旋流器二的进口，出口二连接于沉降管的进口，所述旋流器二的上出口和下出口均连接于四级分离管，所述四级分离管的上出口连接于储液罐，四级分离管的下出口连接于总出水管线，所述气液分离器的出气口还连接于四级分离管，所述沉降管上设有出口三和出口四，出口三连接于储液罐，出口四连接于总出水管线，所述储液罐的出口连接于一级分离管的进口或二级分离管上管组和二级分离管下管组的进口。
所述一级分离管、二级分离管上管组、二级分离管下管组、三级分离管和四级分离管都包括从上至下依次排列的三层水平管，且每两层水平管之间通过多根立管连通，一级分离管内设有气液界面仪、温度检测仪和安全阀，二级分离管上管组、二级分离管下管组、三级分离管和四级分离管内都设有油水界面仪。
所述排沙管上还设有固体颗粒收集器。
所述旋流器二的上出口连接于四级分离管的上部进口，旋流器二的下出口连接于四级分离管的中部进口。
所述沉降管采用S形管或直管，级沉降管的入口设有液体缓冲器，出口设有偏心大小头，级沉降管上还设有多个污油集油包。
所述储液罐的出口还设有增压泵。
所述连接均为管线连接。
本发明的有益效果：
本发明的这种多级分离装置利用了管道特性、各相介质的密度差及动态分离来实现油气水固快速分离，突破了传统需要借助容器才能实现多相分离的做法，将压力容器的爆炸失效模式转化为压力管道的泄漏失效模式，从而大大降低设备安全管理风险，其流程可以根据处理要求进行随意组合，同时还可以缩短制造、安装周期，降低制造和管理运行成本并实现模块化、专业化。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明多级分离装置的结构示意图。
附图标记说明：1、进液管；2、一级分离管；3、气液分离器；4、二级分离管上管组；5、二级分离管下管组；6、出油管线；7、液固分离器；8、三级分离管；9、排沙管；10、旋流器一；11、出口一；12、出口二；13、旋流器二；14、四级分离管；15、沉降管；16、总出水管线；17、出口三；18、出口四；19、储液罐；20、固体颗粒收集器；21、增压泵。
具体实施方式
实施例1：
为了克服现有技术的不足，本实施例提供了一种多级分离工艺，至少包括以下步骤：
步骤1)一级分离管分离：来液从进液管1进入一级分离管2内，经快速动态分离后，伴生气进入气液分离器3进行气液分离，分离后的气体从出气管外输，经一级分离管2分离出来的液体进入二级分离管上管组4和二级分离管下管组5；
步骤2)二级分离管双分离：进入进入二级分离管上管组4和二级分离管下管组5的液体，同时进行分离，二级分离管上管组4和二级分离管下管组5分离出来的油都进入出油管线6外输，分离出来的水都进入液固分离器7；
步骤3)液固分离：液固分离器7分离出来的固体颗粒从液固分离器7底部通过排沙管9排出，分离出来的含油污水进入三级分离管8；
步骤4)三级分离管分离：三级分离管8对含油污水进一步进行深度油水分离，分离出来的油进入储液罐19，分离出来的污水进入旋流器一10；
步骤5)一级旋流分离：经旋流器一10旋流分离后，按设定达到环保要求的水从出口二12送到沉降管15进行深度沉降，没达到环保要求的水从出口一11送至旋流器二13；
步骤6)二级旋流分离：经旋流器二13分离出来的油和水都进入四级分离管14；
步骤7)四级分离管分离：从气液分离器3的出气管出来的气体进入四级分离管14，四级分离管14分离出来的油进入储液罐19，分离出来的水汇集至总出水管线16；
步骤8)沉降分离：经沉降管15沉降分离后的水汇集至总出水管16，经沉降管15沉降分离后的油进入储液罐19；
步骤9)循环分离：储液罐19内的油再次进入一级分离管2或二级分离管上管组4和二级分离管下管组5内再次循环分离。
本发明的这种多级分离工艺及多级分离装置利用了管道特性、各相介质的密度差及动态分离来实现油气水固快速分离，突破了传统需要借助容器才能实现多相分离的做法，将压力容器的爆炸失效模式转化为压力管道的泄漏失效模式，从而大大降低设备安全管理风险，其流程可以根据处理要求进行随意组合，同时还可以缩短制造、安装周期，降低制造和管理运行成本并实现模块化、专业化。
实施例2：
本实施例提供了一种如图1所示的多级分离装置，包括进液管1，其特征在于：所述进液管1连接一级分离管2的进口，所述一级分离管2的上出口连接有气液分离器3，一级分离管2的下出口连接于二级分离管上管组4的进口和二级分离管下管组5的进口，所述二级分离管上管组4和二级分离管下管组5并联，二级分离管上管组4和二级分离管下管组5的上出口都连接于出油管线6，二级分离管上管组4和二级分离管下管组5的下出口都连接于液固分离器7的进口，所述液固分离器7的上出口连接于三级分离管8的进口，液固分离器7的下出口连接有排沙管9，所述三级分离管8的上出口连接于储液罐26，三级分离管8的下出口连接于旋流器一10的进口，所述旋流器一10上设有出口一11和出口二12，出口一11连接于旋流器二13的进口，出口二12连接于沉降管15的进口，所述旋流器二13的上出口和下出口均连接于四级分离管14，所述四级分离管14的上出口连接于储液罐19，四级分离管14的下出口连接于总出水管线16，所述沉降管15上设有出口三17和出口四18，出口三17连接于储液罐19，出口四18连接于总出水管线16，所述储液罐19的出口连接于一级分离管2的进口或二级分离管上管组4和二级分离管下管组5的进口。
本发明提供的这种多级分离装置的工作原理如下：
来液从进液管1进入一级分离管2内，经快速动态分离后，伴生气进入气液分离器3进行气液分离，分离后的气体通过气液分离器3的出气管外输；经一级分离管2分离出来的液体通过进入二级分离管上管组4和二级分离管下管组5，二级分离管上管组4和二级分离管下管组5再次动态分离，利用密度差原理进行快速油水分离，二级分离管上管组4和二级分离管下管组5分离出来的油都进入出油管线6外输，分离出来的水都进入液固分离器7进行液固分离；分离出来的固体颗粒从液固分离器8底部通过排沙管9排出，分离出来的含油污水进入三级分离管8；从三级分离管8分离出来的油进入储液罐19，从三级分离管8分离出来的水进入旋流器一10；旋流器一10为液液垂直旋流器，经过旋流分离，出来的油进入旋流器二13，出来的水进入沉降管15；旋流器二13为柱形旋流器，进入旋流器二13的油经过分离，出来的油从上出口进入四级分离管14的上部进口，出来的水从下出口进入四级分离管14的中部进口；经过四级分离管14的分离，出来的油进入储液罐19，出来的水进入总出水管16；经过沉降管15的分离，分离的水进入总出水管16，分离的油进入储液罐19；储液罐19内的油连接至一级分离管2或二级分离管上管组4和二级分离管下管组5再次循环分离，实现油气水固四项分离。
实施例3：
在实施例2的基础上，本实施例提供了一种如图1所示的多级分离装置，所述四级分离管14的进口端还设有曝气头22，所述气液分离器3的出气口连接于曝气头22。从气液分离器3出来的气体进入四级分离管14内的曝气头22，对四级分离管14内的油水进行气浮分离，进一步保证分离效果，采用这种结构，使曝气过程在密封室内完成，具有安全性好，易于管理的特点。
进一步的，为了保证分离效果及安全，所述一级分离管2、二级分离管上管组4、二级分离管下管组5、三级分离管8和四级分离管14都包括从上至下依次排列的三层水平管，且每两层水平管之间通过多根立管连通，一级分离管2内设有气液界面仪、温度检测仪和安全阀，二级分离管上管组4、二级分离管下管组5、三级分离管8和四级分离管14内都设有油水界面仪，本发明的采用的这种分离管结构能够有效进行气液及液液的分离。
实施例4：
在实施例3的基础上，本实施例提供了一种如图1所示的多级分离装置，所述排沙管9上还设有固体颗粒收集器20，从液固分离器7分离出来的固体颗粒可以收集到固体颗粒收集器20进行处理。
进一步的，为了增强分离效果，所述旋流器二13的上出口连接于四级分离管14的上部进口，旋流器二13的下出口连接于四级分离管14的中部进口。
实施例5：
在实施例4的基础上，本实施例提供了一种如图1所示的多级分离装置，所述沉降管15采用S形管或直管，级沉降管15的入口设有液体缓冲器，减小管线内的流速，避免管内液体流速过快分离不彻底，出口设有偏心大小头，减缓液体流速，级沉降管15上还设有多个污油集油包，含油污水中的污油汇集于污油集油包，便于处理。
进一步的，为了便于储液罐19内的液体输出，所述储液罐19的出口还设有增压泵21。
另外，上述连接均为管线连接。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多级分离工艺，其特征在于：该工艺采用的多级分离装置，包括进液管（1），所述进液管（1）连接一级分离管（2）的进口，所述一级分离管（2）的上出口连接有气液分离器（3），一级分离管（2）的下出口连接于二级分离管上管组（4）的进口和二级分离管下管组（5）的进口，所述二级分离管上管组（4）和二级分离管下管组（5）并联，二级分离管上管组（4）和二级分离管下管组（5）的上出口都连接于出油管线（6），二级分离管上管组（4）和二级分离管下管组（5）的下出口都连接于液固分离器（7）的进口，所述液固分离器（7）的上出口连接于三级分离管（8）的进口，液固分离器（7）的下出口连接有排沙管（9），所述三级分离管（8）的上出口连接于储液罐（26），三级分离管（8）的下出口连接于旋流器一（10）的进口，所述旋流器一（10）上设有出口一（11）和出口二（12），出口一（11）连接于旋流器二（13）的进口，出口二（12）连接于沉降管（15）的进口，所述旋流器二（13）的上出口和下出口均连接于四级分离管（14），所述四级分离管（14）的上出口连接于储液罐（19），四级分离管（14）的下出口连接于总出水管线（16），所述沉降管（15）上设有出口三（17）和出口四（18），出口三（17）连接于储液罐（19），出口四（18）连接于总出水管线（16），所述储液罐（19）的出口连接于一级分离管（2）的进口或二级分离管上管组（4）和二级分离管下管组（5）的进口；
所述四级分离管（14）的进口端还设有曝气头（22），所述气液分离器（3）的出气口连接于曝气头（22）；
所述一级分离管（2）、二级分离管上管组（4）、二级分离管下管组（5）、三级分离管（8）和四级分离管（14）都包括从上至下依次排列的三层水平管，且每两层水平管之间通过多根立管连通，一级分离管（2）内设有气液界面仪、温度检测仪和安全阀，二级分离管上管组（4）、二级分离管下管组（5）、三级分离管（8）和四级分离管（14）内都设有油水界面仪；
该工艺至少包括以下步骤：
步骤1）一级分离管分离：来液从进液管（1）进入一级分离管（2）内，经快速动态分离后，伴生气进入气液分离器（3）进行气液分离，分离后的气体从出气管外输，经一级分离管（2）分离出来的液体进入二级分离管上管组（4）和二级分离管下管组（5）；
步骤2）二级双分离管分离：进入二级分离管上管组（4）和二级分离管下管组（5）的液体，同时进行分离，二级分离管上管组（4）和二级分离管下管组（5）分离出来的油都进入出油管线（6）外输，分离出来的水都进入液固分离器（7）；
步骤3）液固分离：液固分离器（7）分离出来的固体颗粒从液固分离器（7）底部通过排沙管（9）排出，分离出来的含油污水进入三级分离管（8）；
步骤4）三级分离管分离：三级分离管（8）对含油污水进一步进行深度油水分离，分离出来的油进入储液罐（19），分离出来的污水进入旋流器一（10）；
步骤5）一级旋流分离：经旋流器一（10）旋流分离后，按设定达到环保要求的水从出口二（12）送到沉降管（15）进行深度沉降，没达到环保要求的水从出口一（11）送至旋流器二（13）；
步骤6）二级旋流分离：经旋流器二（13）分离出来的油和水都进入四级分离管（14）；
步骤7）四级分离管分离：从气液分离器（3）的出气管出来的气体进入四级分离管（14），四级分离管（14）分离出来的油进入储液罐（19），分离出来的水汇集至总出水管线（16）；
步骤8）沉降分离：经沉降管（15）沉降分离后的水汇集至总出水管（16），经沉降管（15）沉降分离后的油进入储液罐（19）；
步骤9）循环分离：储液罐（19）内的油再次进入一级分离管（2）或二级分离管上管组（4）和二级分离管下管组（5）内再次循环分离。
2.如权利要求1所述的一种多级分离工艺，其特征在于：所述排沙管（9）上还设有固体颗粒收集器（20）。
3.如权利要求1所述的一种多级分离工艺，其特征在于：所述旋流器二（13）的上出口连接于四级分离管（14）的上部进口，旋流器二（13）的下出口连接于四级分离管（14）的中部进口。
4.如权利要求1所述的一种多级分离工艺，其特征在于：所述沉降管（15）采用S形管或直管，级沉降管（15）的入口设有液体缓冲器，出口设有偏心大小头，级沉降管（15）上还设有多个污油集油包。
5.如权利要求1所述的一种多级分离工艺，其特征在于：所述储液罐（19）的出口还设有增压泵（21）。
6.如权利要求1所述的一种多级分离工艺，其特征在于：所述连接均为管线连接。
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